喬月，胡誠，萬建華，徐化林，劉茂軍，郭衛(wèi)紅，戴黎，張春華，鄧超然

（1華強(qiáng)化工集團(tuán)股份有限公司，湖北當(dāng)陽 444100；2湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所，武漢 430064）

0 引言

水稻是中國主要的糧食作物之一，在中國糧食生產(chǎn)中占有重要地位[1-2]。其種植面積分別約占中國糧食作物播種面積和世界水稻種植面積的25%和20%[3-4]。氮肥是影響水稻生長和產(chǎn)量的主要因素之一。農(nóng)民往往為了獲得高產(chǎn)，而盲目施用氮肥，致使中國氮肥用量和稻田氮肥用量分別約占全球該用量的30%和37%[5-6]。目前，中國水稻生產(chǎn)存在大量施用化肥、肥料利用率低等問題，中國目前氮素當(dāng)季利用率僅為30%～35%[7]，磷肥利用率僅25%[8]，這不僅僅會(huì)影響水稻的增產(chǎn)效果，還會(huì)引發(fā)一系列的環(huán)境問題[9]。因此，提高氮磷鉀養(yǎng)分利用效率，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[10]。近年來，國內(nèi)外施肥種類（緩控釋肥、穩(wěn)定性肥料）對土壤養(yǎng)分和作物生長的影響方面作了大量研究[11-12]，許多研究表明，性質(zhì)不同的養(yǎng)分輸入對土壤養(yǎng)分和作物生長的影響是不同的，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥、生物炭基肥施用可以有效改善土壤氮磷鉀養(yǎng)分平衡，并明顯提升土壤肥力[13-14]。但關(guān)于不同養(yǎng)分的輸入，特別是不同有機(jī)無機(jī)配施、生物炭基肥對作物干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收動(dòng)態(tài)研究較少。本研究通過設(shè)置不同肥料對比試驗(yàn)，重點(diǎn)探討不同施肥處理對湖北當(dāng)陽市水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收利用的影響，旨在為優(yōu)化當(dāng)?shù)氐咎镳B(yǎng)分管理，提高水稻生產(chǎn)力提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)設(shè)在湖北省當(dāng)陽市河溶鎮(zhèn)前合村(111°56′E，30°36′N)中低產(chǎn)田上進(jìn)行。試驗(yàn)田地處當(dāng)陽市東部，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。試驗(yàn)開始之前采用稻—油輪作的種植制度。試驗(yàn)田土壤基本性狀為：pH 6.33、有機(jī)質(zhì)21.86 g/kg、堿解氮134.84 mg/kg、有效磷2.31 mg/kg、速效鉀143.67 mg/kg。供試品種為‘荃優(yōu)絲苗’，屬雜交稻，2022年5月19日施基肥耙田后移栽，9月4日收獲。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置6 個(gè)處理，分別為：不施肥(CK)、普通復(fù)合肥(T1)；普通復(fù)合肥（與T1處理等養(yǎng)分）+3000 kg/hm2有機(jī)肥(T2)；有機(jī)—無機(jī)復(fù)合肥(T3)；生物炭基肥料(T4)；水稻專用配方肥(T5)。除了CK處理不施肥以外，T1、T3～T5處理施肥量均以有效養(yǎng)分N-P2O5-K2O計(jì)均為219、60、96 kg/hm2，T2處理施肥量均以有效養(yǎng)分NP2O5-K2O 計(jì)均為264、105、126 kg/hm2。各處理磷肥、鉀肥不夠部分分別用過磷酸鈣(P2O512%)和氯化鉀(K2O 60%)補(bǔ)充，磷肥和鉀肥均作基肥施入。試驗(yàn)普通復(fù)合肥養(yǎng)分含量為51%(N-P2O5-K2O=25-10-16)，有機(jī)—無機(jī)復(fù)合肥養(yǎng)分含量為35%(N-P2O5-K2O=18-8-9)，生物碳基肥養(yǎng)分含量為30%(N-P2O5-K2O=18-6-6)，水稻專用配方肥(N-P2O5-K2O=22-9-15)，有機(jī)肥養(yǎng)分含量為4% (N-P2O5-K2O=1.5-1.5-1)，有機(jī)質(zhì)≥30%，均由華強(qiáng)化工集團(tuán)有限公司提供。每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積20 m2，重復(fù)小區(qū)之間隨機(jī)排列?；驶靹蚝?，均勻撒施于田面，然后耙田10 cm，使肥料與土壤充分混勻；移栽7 d后施分蘗肥。稻田進(jìn)行旋耕、泡田，泡好后再旋耕，5 月19 日施入基肥，移栽秧苗采用工廠化育苗、秧齡20 d，采用人工模擬機(jī)插稻方式移栽，移栽密度為13.3 cm×30.0 cm、每穴2苗。移栽后保持田間3～5 cm 水層，三葉一心期后采用相應(yīng)的水分管理模式。各處理小區(qū)設(shè)置排灌溝，單灌單排，田間管理、病蟲害及雜草的防治同當(dāng)?shù)剞r(nóng)田管理措施一致。不同處理肥料運(yùn)籌情況見表1。

表1 不同處理肥料運(yùn)籌情況 kg/hm2

1.3 測定項(xiàng)目

1.3.1 土壤基本養(yǎng)分性狀的測定水稻整田之前，在試驗(yàn)區(qū)取耕層(0～20 cm)土壤樣品，測定pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的含量。測定采用常規(guī)方法[15]。

1.3.2 干物質(zhì)積累量在成熟期，每個(gè)小區(qū)數(shù)10株植株樣，根據(jù)平均有效穗取代表性的樣品，按莖、葉及穗部分開收集，隨后將各部位器官105℃殺青30 min 后80℃烘干至恒重，測定各部分的干物質(zhì)重。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素成熟期每小區(qū)實(shí)打?qū)嵤眨涗泴?shí)際產(chǎn)量。脫粒并曬干，風(fēng)選清除雜質(zhì)和癟粒，稱量風(fēng)干實(shí)?？傎|(zhì)量。在成熟期調(diào)查大田有效穗數(shù)，求出每小區(qū)平均有效穗數(shù)，并根據(jù)平均有效穗數(shù)進(jìn)行取樣，每個(gè)小區(qū)取樣3 蔸，并記錄每蔸有效穗數(shù)和莖蘗數(shù)。完成產(chǎn)量構(gòu)成因素（每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量、生物量和收獲指數(shù)）的計(jì)算[16]。

1.3.4 參數(shù)計(jì)算分別計(jì)算氮（磷）素積累量(kg/hm2)、氮（磷）積累總量、氮素收獲指數(shù)、每生產(chǎn)100 kg穗吸氮量（磷）(kg)、氮肥貢獻(xiàn)率(%)、氮（磷）肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)、氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)、氮（磷）肥表觀利用率(%)，參數(shù)的計(jì)算參考文獻(xiàn)[17-18]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用DPS進(jìn)行方差分析，LSD法進(jìn)行處理間多重比較，利用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻干物質(zhì)積累的影響

不同施肥處理對水稻干物質(zhì)積累的影響見圖1，從中可看出不施肥處理莖、葉、穗的干物質(zhì)處于最低水平，說明施肥可顯著提高水稻莖、葉、穗的干物質(zhì)積累量。在成熟期，干物質(zhì)呈現(xiàn)為穗＞莖＞葉。與T1處理相比，其余施肥處理在莖、葉、穗上分別增加了2.52%～19.56%、9.05%～24.43%、0.85%～7.19%。在T3、T4、T5處理中，T4處理在莖、葉、穗中均處于最高水平，T4較T3處理在莖、葉、穗中分別增加4.49%、5.09%、4.93%，且二者間具有顯著差異，T4較T5處理在莖、葉、穗中分別增加8.71%、8.00%、3.65%，二者具有顯著差異，T3處理在莖、葉上較T5增加4.42%、3.07%，在穗上減少1.33%。由此說明新肥可促進(jìn)水稻干物質(zhì)的積累，且生物炭基肥與尿素配施效果較好。

圖1 不同施肥處理下水稻干物質(zhì)積累

2.2 不同施肥處理對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

不同施肥處理對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響見表2，從中可看出不施肥的有效穗、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重及產(chǎn)量均最低，說明施肥可顯著提高水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。各處理的有效穗、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重及產(chǎn)量的大小均表現(xiàn)為T4＞T5＞T3＞T2＞T1＞CK，與T1處理相比，各處理的有效穗、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重及產(chǎn)量分別增加4.79%～28.57%、0.65%～10.37% 、0.72% ～2.83% 、0.57% ～2.02% 和4.27% ～19.27%。在新肥T3、T4、T5處理中，T4處理在有效穗、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、產(chǎn)量中均處于最高水平，T4處理分別較T3、T5新肥處理在有效穗、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及產(chǎn)量增加了14.83%和9.28%、7.53%和4.45%、1.74%和1.03%、10.31%和7.53%，二者之間具有顯著差異。由此說明生物炭基肥可促進(jìn)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。

表2 不同施肥處理下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.3 不同施肥處理對水稻氮素吸收利用的影響

2.3.1 不同施肥處理對植株不同部位含氮量的影響不同施肥處理對植株不同部位含氮量的影響見圖2，從中可看出不施肥處理莖、葉、穗的氮含量處于最低水平，說明施肥可顯著提高水稻莖、葉、穗的氮含量。在成熟期，水稻的氮含量為穗＞葉＞莖。與T1處理相比，其余施肥處理在莖、葉、穗上分別增加了5.13%～66.36%、1.70%～30.03%、1.30%～7.93%。在新肥T3、T4、T5處理中，T4處理在莖、葉、穗中均處于最高水平，T4較T3處理在莖、葉、穗中分別增加9.26%、6.53%、6.34%，且二者間無顯著差異，T4較T5處理在莖、葉、穗中分別增加21.04%、14.36%、3.32%，且二者在莖、穗上有顯著差異，T3處理在莖、葉上較T5增加12.98%、8.38%，在穗上減少0.73%。由此說明新肥可促進(jìn)水稻莖、葉、穗氮含量的吸收。

圖2 不同施肥處理下水稻不同部位含氮量

2.3.2 不同施肥處理對水稻氮素吸收及其分配的影響不同施肥處理對植株不同部位氮素吸收的影響見圖3，從中可看出不施肥處理莖、葉、穗的氮含量處于最低水平，說明施肥可顯著提高水稻莖、葉、穗的氮含量。在成熟期，水稻的氮素吸收量為穗＞葉＞莖。與T1處理相比，其余施肥處理在莖、葉、穗上分別增加了7.80%～99.12%、10.85%～61.38%、2.18%～15.83%。在新肥T3、T4、T5處理中，T4處理在莖、葉、穗中均處于最高水平，T4較T3處理在莖、葉、穗中分別增加13.45%、11.33%、8.83%，且二者間差異顯著，T4較T5處理在莖、葉、穗中分別增加27.97%、21.08%、7.10%，且二者間差異顯著，T3處理在莖、葉上較T5增加16.78%、11.00%，在穗上減少2.19%。由此說明新肥可促進(jìn)水稻莖、葉、穗氮素的吸收。

圖3 不同施肥處理下水稻氮素積累量

2.3.3 不同施肥處理對水稻氮肥利用率的影響氮肥利用率是評價(jià)水稻對氮素吸收、利用效果的重要指標(biāo)，不同施肥處理對水稻氮肥利用率的影響見表3，從中看出氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥表觀利用率均表現(xiàn)為T3處理較好，且各處理之間差異顯著。與T1處理相比，其余各處理在生產(chǎn)100 kg穗吸氮量、氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥表觀利用率上分別增加1.96%～9.15%、11.26%～44.86%、4.26%～19.27%、16.23%～72.79%、7.80%～61.22%。T3、T4、T5處理的肥料均具有緩釋效果，但依舊為T4處理的效果最好，T4與T3、T5處理均具有顯著差異，T4處理在氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥表觀利用率上較T3和T5處理增加了18.42%和13.04% 、10.30% 和7.52% 、26.87% 和19.62% 、15.77%和20.41%。土壤依存率為T4處理最低，較其余處理分別顯著降低了11.30%～32.32%。由此可見，T4處理有利于促進(jìn)水稻的氮素利用，同時(shí)降低了土壤氮素依存率。

表3 不同施肥處理下水稻氮肥利用率

2.4 不同施肥處理對水稻磷素吸收利用的影響

2.4.1 不同施肥處理對植株不同部位含磷量的影響不同施肥處理對植株不同部位含磷量的影響見圖4，從中可看出不施肥處理莖、葉、穗的磷含量處于最低水平，說明施肥可顯著提高水稻莖、葉、穗的磷含量。在成熟期，水稻的磷含量為穗＞莖＞葉。與T1處理相比，其余施肥處理在莖、葉、穗上分別增加了15.85%～69.51%、8.97%～50.00%、0.84%～5.49%。在新肥T3、T4、T5處理中，T4處理在莖、葉、穗中均處于最高水平，T4較T2處理在莖、葉、穗中分別增加10.79%、5.13%、1.20%，且二者在莖上有顯著差異，在葉、穗中無顯著差異，T4較T5處理在莖、葉、穗中分別增加13.67%、8.55%、2.80%，且二者間有顯著差異，T3處理在莖、葉、穗上較T5增加3.22%、3.60%、1.62%。由此說明新肥可促進(jìn)水稻莖、葉、穗磷含量的吸收。

圖4 不同施肥處理下水稻不同部位含磷量

2.4.2 不同施肥處理對水稻磷素吸收及其分配的影響不同施肥處理對植株不同部位磷素吸收的影響見圖5，從中可看出不施肥處理莖、葉、穗的氮含量處于最低水平，說明施肥可顯著提高水稻莖、葉、穗的磷素吸收。在成熟期，水稻的磷素吸收量為穗＞葉＞莖。與T1處理相比，其余施肥處理在莖、葉、穗上分別增加了18.53%～104.25%、19.08%～86.13%、1.87%～13.12%。在新肥T3、T4、T5處理中，T4處理在莖、葉、穗中均處于最高水平，T4較T3處理在莖、葉、穗中分別增加15.31%、9.94%、5.92%，且二者間差異顯著，T4較T5處理在莖、葉、穗中分別增加21.55%、15.84%、6.19%，且二者間差異顯著，T3處理在莖、葉、穗上較T5增加7.37%、6.55%、0.29%。由此說明新肥可促進(jìn)水稻莖、葉、穗磷素的吸收。

圖5 不同施肥處理下水稻磷素積累量

2.4.3 不同施肥處理對水稻磷肥利用率的影響磷肥利用率是評價(jià)水稻對磷素吸收、利用效果的重要指標(biāo)，不同肥源對水稻磷肥利用率的影響見表4，從中看出磷吸收量、磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥表觀利用率均表現(xiàn)為T4處理較好，且各處理之間差異顯著。與T1處理相比，其余各處理在磷吸收量、生產(chǎn)100 kg穗吸磷量、磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥表觀利用率上增加4.60%～26.67%、4.28%～19.27%、3.33%～10.00%、12.48%～71.90%。T3、T4、T5均為新肥處理，T4較T3、T5處理在磷吸收量、磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥表觀利用率上增加7.77%和9.51%、10.31%和7.53%、15.45%和18.90%，且T4與T2、T5具有顯著差異。T2較T4處理在磷吸收量、磷肥表觀利用率上增加1.89%、4.08%，二者之間無顯著差異。由此可見，T4處理有利于促進(jìn)水稻的磷素吸收利用。

表4 不同施肥處理下水稻磷肥利用率

3 結(jié)論

（1）從產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素來看：各處理均呈現(xiàn)為T4＞T5＞T3＞T2＞T1＞CK，T2～T5處理分別較T1處理增產(chǎn)4.27%～19.27%。

（2）從水稻養(yǎng)分吸收來看：在相同施氮處理下，T2～T5處理氮素累積量較T1處理增加了4.08%～32.03%，在相同施磷處理下，T2～T5處理磷素累積量較T1處理增加了4.60%～26.67。

（3）從水稻肥料利用率來看：T2～T5處理在生產(chǎn)100 kg 穗吸氮量、氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥表觀利用率較T1處理分別增加1.96%～9.15%、11.26%～44.86%、4.26%～19.27%、16.23%～72.79%、7.80%～61.22%；T2～T5處理在生產(chǎn)100 kg 穗吸磷量、磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥表觀利用率較T1處理分別增加4.28%～19.27%、3.33%～10.00%、12.48%～71.90%。

4 討論

4.1 不同施肥處理對水稻產(chǎn)量的影響

張偉明[19]研究表明，生物炭基肥對增加水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)，提高結(jié)實(shí)率有顯著效果，陳琳等[20]研究表明施用炭基肥顯著提高水稻每穗總粒數(shù)和單穗重，喬志剛[21]等研究發(fā)現(xiàn)生物炭基肥使水稻莖蘗成穗率比對照處理提高14.6%。張愛平[22]研究也得出類似結(jié)論，生物炭基肥使水稻增產(chǎn)15.3%～44.9%。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，在施氮總量相同，磷鉀肥完全相同的情況下，通過基施生物炭基肥，分蘗期追施普通尿素（即T4處理）能夠保證水稻產(chǎn)量，在有效穗、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、產(chǎn)量上都比T1處理高，與T1處理相比，T4處理在有效穗、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、產(chǎn)量上分別增加28.57%、10.37%、2.83%、19.27%，這與一些研究得出的施用生物炭基肥能夠提高水稻產(chǎn)量的結(jié)論基本一致[19-22]。大量研究證明，在稻田中施用有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料可提高水稻產(chǎn)量[23-24]。郭錦晶等[25]在水稻上進(jìn)行了有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥與常規(guī)化肥的對比試驗(yàn)，結(jié)果顯示施用有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥對水稻生具有促進(jìn)作用，可顯著提高結(jié)實(shí)率，從而增加了水稻產(chǎn)量。T3處理較T1處理在產(chǎn)量上增加了6.97%，本研究與前人研究一致[25]。前人研究表明，穩(wěn)定性肥料可顯著提高作物產(chǎn)量，本研究結(jié)論與前人研究結(jié)論相似[26-27]，添加硝化抑制劑的穩(wěn)定性肥料(T5)與常規(guī)施肥相比可顯著提高水稻產(chǎn)量10.29%。

4.2 不同施肥處理對水稻養(yǎng)分吸收的影響

研究表明施用生物炭基肥可顯著促進(jìn)了水稻對氮素吸收[22,28]。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥處理相比，T4（生物炭基肥）處理氮素總含量、氮素總的吸收量分別增加了27.75%、32.03%。本人研究結(jié)論與前人研究一致[22,28]。生物炭基肥施用對磷素吸收有顯著影響[29-30]，增加土壤磷素的有效性，從而促進(jìn)作物對磷的吸收[31]。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥處理相比，T3（生物炭基肥）處理磷素總含量、磷素總的吸收量分別增加了27.71%、26.67%。本人研究結(jié)論與前人研究一致[29-31]。大量的研究結(jié)果顯示：長期施用有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥可以增強(qiáng)土壤的供氮能力，有利于水稻對氮素的吸收[32-33]。與常規(guī)施肥相比，T3（有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥）處理在氮素積累量、磷素積累量上比T1處理高18.73%、16.84%。本人研究結(jié)論與前人研究一致。

4.3 不同施肥處理對水稻肥料利用率的影響

張愛平等[22]試驗(yàn)證明，施用生物炭基肥使氮素農(nóng)學(xué)利用率、氮素吸收利用率和氮素偏生產(chǎn)力分別提高10.9 kg/kg、9.3%～10.2%和37.4%～54.7%。也有研究表明，施用生物炭基肥能夠提高晚稻氮素利用率[34]。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，在施氮量相同的情況下，T4處理（生物炭基肥）在生產(chǎn)100 kg穗吸氮量、氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥表觀利用率上分別增加7.19%、44.86%、19.27%、72.79%、61.22%，在土壤氮素依存率上降低了24.42%。這與一些研究得出的結(jié)論基本一致[22,34]。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，在施磷量相同的情況下，T4處理（生物炭基肥）在生產(chǎn)100 kg穗吸磷量、磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥表觀利用率上分別增加6.67%、19.27%、72.08%。這與一些研究得出的結(jié)論基本一致[22,34]。前人研究表明，有機(jī)無機(jī)肥料配施處理可以改善土壤的供氮特性，滿足水稻生長發(fā)育對氮素的需求，從而提高了水稻的氮肥利用率[35-36]。本研究結(jié)果表明，T3（有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥）比常規(guī)施肥處理高35.79%，本研究與前人研究結(jié)論一致[35-36]。也有研究報(bào)道，施用硝化抑制劑能提高氮肥利用率，本研究結(jié)果表明，T5處理比常規(guī)施肥處理高28.01%，本研究與前人研究的結(jié)論一致[37]。